PL247185B1 - Sposób wykonywania modelu medycznego oczodołu - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzania modelu medycznego oczodołu, w którym prowadzona jest tomografia komputerowa części twarzoczaszki z oczodołem, a następnie sporządzany jest obraz 2D, po czym prowadzona jest segmentacja struktury i kolejno uzyskiwany jest obraz trójwymiarowy, który następnie przesyłany jest do drukarki 3D, po czym wytwarzany jest trójwymiarowy model medyczny oczodołu, prowadzony jest tak, że warstwa obrazowania tomograficznego jest o grubości co najwyżej 1 mm. Podczas sporządzania obrazu 2D prowadzi się ponowne próbkowanie danych DICOM, przy czym w tym celu wykorzystuje się sąsiedztwo czterech pikseli i ocenia się odcień ich szarości. Następnie na bazie tej oceny odcieni szarości tworzy się dodatkowe piksele w ich obrębie. Podczas prowadzenia segmentacji struktury w pierwszej kolejności na przeformatowanych danych DICOM zaznacza się, poprzez wybór pikseli o zadanym stopniu szarości, pierwszy obszar definiujący strukturę kostną oczodołu oraz drugi obszar definiujący obszar otaczający tę strukturę kostną oczodołu. Przestrzeń obu obszarów dzieli się na serię sześcianów, z których każdy obejmuje co najmniej jeden woksel, po czym sprawdza się węzły poszczególnych sześcianów pod względem zdefiniowanej izowartości, którą ustala się jako średnią arytmetyczną odcieni szarości pikseli definiujących geometrię struktury kostnej oczodołu. Następnie na podstawie izowartości przechodzącej pomiędzy węzłami poszczególnych sześcianów w miejsce tych sześcianów wstawia się wielokąty odpowiadające danej izowartości, przy czym uzyskuje się pierwszy model środkowej części twarzoczaszki wraz z trójwymiarowym modelem oczodołu, po czym zapisuje się go, a następnie tworzy się drugi model odbicia lustrzanego części zdrowej oczodołu na jego część uszkodzoną, przy czym w tym celu podaje się wartość liczbową określającą dokładność dopasowania obu modeli i iteracyjnie generuje się nowe współrzędne położenia oraz orientacji drugiego modelu. Jeśli wartość określająca dokładność dopasowania modelu jest większa niż zadana, czynność generowania położenia oraz orientacji drugiego modelu powtarza się, zaś jeśli jest ona mniejsza czynność generowania położenia oraz orientacji drugiego modelu zakańcza się. Pierwszy model i drugi model są dopasowane do siebie. Następnie wzdłuż krawędzi uszkodzenia prowadzi się główną krzywą typu splajn, po czym od tej głównej krzywej tworzy się dwie dodatkowe krzywe, po czym z trzech punktów na powierzchni oczodołu tworzy się płaszczyznę, na którą rzutuje się główną krzywą i dodatkowe krzywe, po czym obszar na płaszczyźnie utworzony przez te trzy krzywe przybliża się parametryczną powierzchnią i na jej podstawie wykonuje się wyciągnięcie o wielkości co najwyżej 2 mm w kierunku, w którym wyciągnięcie przecina się z obszarem geometrii dna oczodołu drugiego modelu odbicia lustrzanego. Na drugim modelu wykonuje się nacięcie obrazujące zakres uszkodzenia, a następnie powstały ostateczny model medyczny zapisuje się i za pomocą techniki przyrostowej wykonuje się jego wydruk.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wykonywania modelu medycznego oczodołu.

Uszkodzenia kości oczodołu to jedne z najczęściej występujących urazów w chirurgii twarzoczaszki. Istnieją trzy różne rodzaje złamań oczodołu. Najczęściej występującym jest złamanie wieloodłamowe, w którym gałka oczna zapada się do zatoki szczękowej. Inne typy złamań związane są natomiast ze złamaniem i zakleszczeniem tkanek okołogałkowych w przemieszczonych odłamkach kostnych oraz złamania z zakleszczeniem tkanek miękkich oczodołu w szczelinie nieprzemieszczonego złamania. Ważnym jest, że ubytki dna oczodołu to następstwo złamań typu blow-out oraz oczodołowo-jarzmowych. Gdy dojdzie do przerwania ciągłości dna oczodołu, może wystąpić przepuklina bądź zakleszczenie tkanek około gałkowych, których objawami są zwłaszcza ograniczona ruchomość gałki ocznej i zaburzone unerwienie czuciowe. Rekonstrukcja oczodołu po jego uszkodzeniu pozwala przywrócić dobrą czynność narządu wzroku oraz odtworzyć estetykę twarzy, której brak może doprowadzić do zaburzeń na tle psychologiczno-emocjonalnym. Proces ten może opierać się na przeszczepach struktur kostnych z wyrostka dziobatego żuchwy, ściany przedniej zatoki szczękowej lub kości żeber. Zabieg ten jest jednak bardzo czasochłonny, a jakość dopasowania przeszczepu do ubytku oczodołu pozostaje niska.

W ostatnich latach coraz większą rolę w procesach wsparcia chirurgów podczas przygotowywania oraz wykonywania zabiegów odgrywają modele wykonane technikami przyrostowymi. Zaprojektowanie oraz wykonanie modeli struktur anatomicznych, implantów lub narzędzi do formowania w obrębie obszaru oczodołu jest jednak skomplikowane. Potrzeba odpowiedniej wiedzy oraz umiejętności zarówno z zakresu medycyny, jak również nauk technicznych, które pozwolą na opracowanie niezbędnych narzędzi, które usprawnią przeprowadzenie zabiegu chirurgicznego. Zastosowanie takich rozwiązań jest często niezbędne i pozwala na lepsze przygotowanie chirurga do zabiegu oraz na zwiększenie precyzji wykonywania operacji. Doprowadza to często do skrócenia czasu znieczulenia ogólnego, zmniejszenia ilości utraty krwi podczas zabiegu oraz zminimalizowania komplikacji śródoperacyjnych. Zaprojektowanie przy użyciu systemów RE - Reverse Engineering RE oraz CAD - Computer Aided Design trójwymiarowego modelu oczodołu umożliwia, w wirtualnej przestrzeni, dopasowanie kształtu oraz grubości implantu pod kątem konkretnego pacjenta, co sprzyja później lepszemu wgajaniu się wszczepu. Jednak problemy mogą pojawić się przed procesem projektowania implantu, które wynikają z konieczności poprawnego odtworzenia struktury anatomicznej dna oczodołu, co ponadto utrudnione jest grubością kości dna oczodołu, która wynosi od 0,74 do 1,50 mm. Z uwagi na skomplikowanie procesu odtwarzania struktury anatomicznej oczodołu, najczęściej stosuje się tradycyjne siatki tytanowe lub kompozytowe, które stanowią obecnie najbardziej bezpieczne oraz ekonomiczne rozwiązanie. Zdarza się, że na bazie uzyskanych na podstawie tomografii danych DICOM pojawiają się trudności z całościowym procesem segmentacji oraz rekonstrukcji geometrii dna oczodołu. Dodatkowy wpływ na jakość odtworzenia geometrii oczodołu ma wystąpienie szumów powstałych w wyniku obecności innych implantów w obrębie oczodołu. Czynniki te wpływają znacznie na wydłużenie czasu projektowania implantów. Ponadto długi czas wytwarzania gotowego implantu, determinuje ostatecznie wysokie koszty samej procedury. Na zaprojektowanym oraz wykonanym gotowym implancie nie jest możliwa ponadto późniejsza zmiana jego kształtu oraz wymiarów bezpośrednio podczas zabiegu chirurgicznego. Jeśli z powodu błędów powstałych podczas rekonstrukcji geometrii, uformowana w systemie CAD geometria implantu nie będzie w pełni odzwierciedlała stanu rzeczywistego, może to doprowadzić do odstąpienia od procesu implantacji. Z tego powodu nadal stosowane są bardziej bezpieczne oraz ekonomiczne rozwiązania w postaci siatek tytanowych lub kompozytowych, które doginane są najczęściej do wydrukowanego modelu anatomicznego. W razie wystąpienia problemów podczas zabiegu chirurgicznego, możliwe jest dalsze korygowanie rozmiarów oraz kształtów implantów, co jest jednak czasochłonne. W przypadku diagnostyki środkowego obszaru twarzoczaszki, przyjmuje się standardowy protokół skanowania, który wykonany jest w trybie spiralnym z zastosowaniem wielorzędowego tomografu komputerowego. Pozyskane dane charakteryzują się jednak niezbyt wysoką rozdzielczością przestrzenną oraz charakteryzują się zazwyczaj anizotropową strukturą woksela. Na podstawie tych danych można zaobserwować braki informacji na temat geometrii dna oczodołu na obrazie 2D, co potem powielane jest podczas rekonstrukcji geometrii do modelu trójwymiarowego. Dodatkowo krawędzie struktur na obrazie 2D nie są ciągłe, lecz bardziej postrzępione, przez wzgląd na wystąpienie artefaktu schodkowego stair-step artifacts, co w konsekwencji utrudnia przypisanie danego piksela do konkretnej maski segmentacji. Tym samym anizotropowa struktura woksela wpływa ostatecznie na dokładność wymiarowokształtową oraz objętość rekonstruowanej geometrii struktury anatomicznej.

Z opisu patentowego PL239300B1 znany jest sposób wytwarzania modeli anatomicznych, który obejmuje przeprowadzenie tomografii komputerowej, a następnie sporządzenie obrazu 2D w wyniku rekonstrukcji pierwotnej, po czym przeprowadzenie obróbki cyfrowej poprzez cyfrową filtrację oraz dalej segmentację struktury, a następnie w wyniku renderingu powierzchniowego uzyskiwanie obrazu trójwymiarowego modelu struktury anatomicznej, który przesyłany jest następnie do drukarki 3D, po czym przeprowadzany jest dobór materiału i parametrów procesu i dalej wytwarzany jest model trójwymiarowy struktury anatomicznej, przy czym podczas cyfrowej filtracji obrazu 2D usuwa się szumy. Następnie zwiększa się rozdzielczość przestrzenną obrazu prowadząc interpolację i uzyskując obraz interpolowany, który poddaje się cyfrowej filtracji wyostrzającej granice pomiędzy strukturą kostną a tkanką miękką uzyskując obraz przetworzony, na którym prowadzi się lokalne progowanie. Następnie poddaje się obszarowej segmentacji wyodrębniając struktury kostne, które łączy się cyfrowo, a następnie obrazuje się trójwymiarowy model struktury anatomicznej, który poddaje się edycji powierzchni fasetkowej i generuje się obraz trójwymiarowy modelu struktury anatomicznej o podwyższonej dokładności. Po przesłaniu tego obrazu trójwymiarowego modelu struktury anatomicznej do drukarki 3D usuwa się z niego wtrącenia powstałe podczas segmentacji.

W opisie patentowym PL242932B1 został natomiast ujawniony sposób wytwarzania modelu do zastosowań medycznych, w którym w pierwszym etapie projektowana jest geometria modułów, przy czym w tym celu prowadzi się tomografię komputerową obiektu, którego model jest wykonywany, a następnie prowadzi się rekonstrukcję pierwotną i sporządza się jego obraz 2D, po czym prowadzi się rendering powierzchniowy i uzyskuje się obszar trójwymiarowy modelu. W drugim etapie, za pomocą druku 3D lub metodami ubytkowymi wykonuje się moduły modelu odpowiadające tkankom twardym, nowotworowym lub implantom, przy czym na co najmniej jednym boku modułu modelu wykonuje się co najmniej jedną wypustkę lub co najmniej jedno gniazdo na wypustkę. W trzecim etapie moduły modelu łączy się ze sobą pasowaniem ciasnym oraz na co najmniej jednym module modelu wykonuje się powłokę odpowiadającą tkankom miękkim. Celem odtworzenia tkanek miękkich modelowanego modelu, co najmniej jeden moduł zalewa się silikonem i pozostawia się go do zakończenia sieciowania silikonu.

Obecnie poszukiwane są nowe sposoby wykonywania modeli medycznych oczodołu, które z jednej strony pozwolą na usprawnienie procedury modelowania oraz podwyższenie dokładności rekonstrukcji geometrii dna oczodołu, a jednocześnie pozwolą na oszacowanie wielkości obszaru uszkodzenia oraz uformowanie kształtu geometrii implantu.

Celem wynalazku jest opracowanie nowego sposobu wykonywania modelu medycznego oczodołu, który będzie wykorzystywał techniki przyrostowe, a jednocześnie pozwoli na skrócenie czasu oraz zmniejszenie kosztów całej procedury implantacji.

Sposób wytwarzania modelu medycznego oczodołu w którym prowadzona jest tomografia komputerowa części twarzoczaszki z oczodołem, a następnie sporządzany jest obraz 2D, po czym prowadzona jest segmentacja struktury i kolejno uzyskiwany jest obraz trójwymiarowym, który następnie przesyłany jest do drukarki 3D, po czym wytwarzany jest trójwymiarowy model medyczny oczodołu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że warstwa obrazowania tomograficznego jest o grubości co najwyżej 1 mm, zaś podczas sporządzania obrazu 2D prowadzi się ponowne próbkowanie danych DICOM, przy czym w tym celu wykorzystuje się sąsiedztwo czterech pikseli i ocenia się odcień ich szarości, a następnie na bazie tej oceny odcieni szarości tworzy się dodatkowe piksele w ich obrębie, a następnie podczas prowadzenia segmentacji struktury w pierwszej kolejności na przeformatowanych danych DICOM zaznacza się, poprzez wybór pikseli o zadanym stopniu szarości, pierwszy obszar definiujący strukturę kostną oczodołu oraz drugi obszar definiujący obszar otaczający tę strukturę kostną oczodołu, po czym przestrzeń obu obszarów dzieli się na serię sześcianów, z których każdy obejmuje co najmniej jeden woksel, po czym sprawdza się węzły poszczególnych sześcianów pod względem zdefiniowanej izowartości, którą ustala się jako średnią arytmetyczną odcieni szarości pikseli definiujących geometrię struktury kostnej oczodołu, a następnie na podstawie izowartości przechodzącej pomiędzy węzłami poszczególnych sześcianów w miejsce tych sześcianów wstawia się wielokąty odpowiadające danej izowartości, przy czym uzyskuje się pierwszy model środkowej części twarzoczaszki wraz z trójwymiarowym modelem oczodołu, po czym zapisuje się go, a następnie tworzy się drugi model odbicia lustrzanego części zdrowej oczodołu na jego część uszkodzoną, przy czym w tym celu podaje się wartość liczbową określającą dokładność dopasowania obu modeli i iteracyjnie generuje się nowe współrzędne położenia oraz orientacji drugiego modelu, przy czym jeśli wartość określająca dokładność dopasowania modelu jest większa niż zadana, czynność generowania położenia oraz orientacji drugiego modelu powtarza się - zaś jeśli jest ona mniejsza czynność generowania położenia oraz orientacji drugiego modelu zakańcza się, po czym pierwszy model i drugi model są dopasowane do siebie, a następnie wzdłuż krawędzi uszkodzenia prowadzi się główną krzywą typu splajn, po czym od tej głównej krzywej tworzy się dwie dodatkowe krzywe, a następnie z trzech punktów na powierzchni oczodołu tworzy się płaszczyznę, na którą rzutuje się główną krzywą i dodatkowe krzywe, po czym obszar na płaszczyźnie utworzony przez te trzy krzywe przybliża się parametryczną powierzchnią i na jej podstawie wykonuje się wyciągnięcie o wielkości co najwyżej 2 mm w kierunku w którym wyciągnięcie przecina się z obszarem geometrii dna oczodołu drugiego modelu odbicia lustrzanego, po czym na drugim modelu wykonuje się nacięcie obrazujące zakres uszkodzenia, a następnie powstały ostateczny model medyczny zapisuje się i za pomocą techniki przyrostowej wykonuje się jego wydruk.

Korzystnie warstwa obrazowania tomograficznego jest od 0,6 do 0,8 mm, zaś w przypadku występowania w obrębie obszaru oczodołu artefaktów metalicznych, przed segmentacją, struktury dane DICOM obrabia się tak, że zmienia się progi widoczności pikseli na obrazie 2D, a ponadto w miejsce sześcianów jako wielokąty odpowiadające danej izowartości wstawia się wielokąty o ilości kątów od trzech do sześciu.

Dalsze korzyści uzyskiwane są, jeżeli wartość liczbową określającą dokładność dopasowania obu modeli stosuje się o wielkości od 0,01 do 0,001 mm, zaś dodatkowe krzywe od głównej krzywej odsuwa się symetrycznie w obu kierunkach o odległość co najmniej 0,5 mm.

Nowy sposób wytwarzania modelu medycznego oczodołu, według wynalazku, umożliwia wytwarzanie modeli medycznych oczodołów, które mogą być wykorzystane jako pojedyncze szablony chirurgiczne co skraca czas wykonywania zabiegów, obniża ich koszty i pozwala na dokładne dopasowanie implantu do uszkodzenia. Wykonanie modelu pozwala również na oszacowanie wielkości obszaru uszkodzenia.

Przedmiot wynalazku, w przykładach wykonania, został przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia pierwszy model środkowej części twarzoczaszki wraz z trójwymiarowym modelem oczodołu w widoku z przodu, fig. 2 - drugi model odbicia lustrzanego części zdrowej oczodołu na jego część uszkodzoną w widoku z przodu, natomiast fig. 3 - ostateczny model medyczny obrazujący obszar uszkodzenia oraz umożliwiający uformowanie geometrii implantu w widoku z przodu.

Sposób wytwarzania modelu medycznego oczodołu, według wynalazku, w pierwszym przykładzie realizacji prowadzi się tak, że wykonuje się tomografię komputerową części twarzoczaszki wraz z oczodołem, przy czym warstwa obrazowania tomograficznego ma grubość 0,6 mm. Następnie sporządza się obraz 2D, przy czym podczas sporządzania tego obrazu prowadzi się ponowne próbkowanie danych DICOM, które ma na celu podwyższenie rozdzielczości przestrzennej w obrębie środkowego obszaru twarzoczaszki. W tym celu wykorzystuje się sąsiedztwo czterech pikseli i ocenia się odcień ich szarości, po czym na bazie tej oceny tworzy się dodatkowe piksele w ich obrębie, co częściowo pozwala na odtworzenie informacji utraconych na etapie digitalizacji oraz bardzo dobrze równoważy rozmycie obrazu z efektem postrzępionych krawędzi. Ponadto taki algorytm pozwala na zminimalizowanie wpływu artefaktu schodkowego na obrazach 2D, a tym samym po przeprowadzonym procesie obróbki cyfrowej danych DICOM uzyskuje się ciągłość geometryczną krawędzi C0 lub C1. Następnie prowadzi się segmentację struktury podczas której, w pierwszej kolejności, na przeformatowanych danych DICOM zaznacza się, poprzez wybór pikseli o zadanym stopniu szarości, pierwszy obszar definiujący strukturę kostną oczodołu oraz drugi obszar definiujący obszar otaczający tę strukturą kostną oczodołu. W tym celu zaznacza się dwa oddzielne obszary poprzez wybór pikseli o zadanym stopniu szarości. Zaznaczone obszary stanowią dane wejściowe dla algorytmu, który swoje działania opiera na prostym drzewie decyzyjnym, po czym poprzez działanie algorytmu klasyfikuje się za pomocą grupy drzew decyzyjnych, a końcowe decyzje podejmowane są w wyniku głosowania większościowego nad klasami wskazanymi przez poszczególne drzewa decyzyjne. Efektem finalnym jest binaryzacja całego obrazu 2D na dwa obszary - pierwszy obszar definiujący strukturę kostną oczodołu oraz drugi obszar definiujący obszar otaczający tę strukturą kostną oczodołu. Przestrzeń obu obszarów dzieli się następnie na sześciany, z których każdy obejmuje co najmniej jeden woksel, po czym sprawdza się węzły poszczególnych sześcianów pod względem zdefiniowanej izowartości. Na podstawie izowartości przechodzącej pomiędzy węzłami poszczególnych sześcianów, w miejsce tych sześcianów wstawia się wielokąty odpowiadające danej izowartości. Izowartość ustala się jako średnią arytmetyczna odcieni szarości pikseli definiujących geometrię struktury kostnej oczodołu. Istnieje 15 głównych przypadków kombinacji orientacji wielokątów w przestrzeni trójwymiarowej, które składają się od trzech kątów, w przypadku trójkąta do sześciu kątów, w przypadku sześciokąta. W ten sposób uzyskuje się pierwszy model środkowej części twarzoczaszki wraz z trójwymiarowym modelem oczodołu, który następnie zapisuje się w formacie .stl. Kolejno tworzy się drugi model odbicia lustrzanego części zdrowej oczodołu na jego część uszkodzoną. Ponieważ ciało człowieka nie jest symetryczne, odbicie lustrzane nie pozwala na dokładne dopasowanie się obu modeli do siebie, dlatego stosuje się algorytm, który jest procesem iteracyjnym wykorzystującym warunek minimalizowania kwadratu odległości między dwoma dopasowującymi się modelami. W tym celu podaje się wartość liczbową wynoszącą 0,001 mm, określającą dokładność dopasowania obu modeli do siebie i iteracyjnie generuje się nowe współrzędne położenia oraz orientacji drugiego modelu. Jeśli wartość określająca dokładność dopasowania modelu jest większa niż zadana, czynność generowania drugiego modelu powtarza się, jeśli natomiast jest ona mniejsza, czynność generowania położenia oraz orientacji drugiego modelu zakańcza się i zapisuje się go w formacie .stl. Pierwszy model i drugi model są do siebie dopasowane. Następnie wzdłuż krawędzi miejsca obrazującego uszkodzenie oczodołu prowadzi się główną krzywą typu splajn, od której prowadzi się, symetrycznie w obu kierunkach, w odległości 0,5 mm, dwie dodatkowe krzywe, przy czym z trzech punktów na powierzchni oczodołu tworzy się płaszczyznę, na którą rzutuje się główną krzywą i dodatkowe krzywe. Powstały na płaszczyźnie obszar, który utworzony jest przez te trzy krzywe, przybliża się parametryczną powierzchnią i na jej podstawie wykonuje się wyciągnięcie o wielkości 2 mm, w kierunku, w którym przecina się ono z obszarem geometrii dna oczodołu drugiego modelu. Kolejno na drugim modelu wykonuje się nacięcie obrazujące zakres uszkodzenia, po czym powstały ostateczny model zapisuje się i przesyła się go do drukarki 3D i wykonuje się wydruk modelu trójwymiarowego oczodołu z uszkodzeniem. Powstały model medyczny obrazuje zakres uszkodzenia oraz geometrię do której formuje się kształt siatki tytanowej lub kompozytowej. Obwiednia nacięcia modelu, pokazanego na fig. 3, obrazująca obszar uszkodzenia w trzech miejscach nie jest przecięta na całej grubości ścianki modelu medycznego oczodołu, dzięki czemu podczas wydruku powierzchnia wewnątrz zarysu nie zapada się. Model medyczny tworzy jedną całość i odwzorowuje geometrię dna oczodołu z zakresem uszkodzenia. Parametry wydruku, przy wykorzystaniu procesu przyrostowego Materiał Extrusion MEX, określane są w sposób indywidualny w zależności od użytego materiału modelowego - polimeru termoplastycznego. Do głównych parametrów wydruku należą: temperatura przetłaczania materiału termoplastycznego temperatura ekstruzji, wysokość warstwy nakładanej - z uwagi na zmniejszenie efektu schodkowania, prędkości wydruku poszczególnych obszarów przekroju poprzecznego, gęstości oraz rodzaj wypełnienia, ilość obrysów - szczelnych, pełnych warstw rozpoczynających i kończących, temperatura platformy roboczej lub komory roboczej, określenie struktury podporowej - tak, aby model pozostał we wskazanym miejscu, jak również żeby nie uległ deformacji podczas procesu w miejscach nawisów. Parametry określane są przez operatora urządzenia przyrostowego, zwłaszcza na podstawie zaleceń producenta urządzenia oraz materiału termoplastycznego.

Sposób wytwarzania modelu medycznego oczodołu, według wynalazku, w drugim przykładzie realizacji taki jak w przykładzie pierwszym z tym, że w obrębie oczodołu jest artefakt metaliczny, przez co przed segmentacją struktury dane DICOM obrabia się tak, że zmienia się progi widoczności pikseli na obrazie 2D, co pozwala na lepsze uwidocznienie struktur znajdujących się w obrębie obszaru wystąpienia implantu, a warstwa obrazowania tomograficznego ma grubość 0,7 mm, zaś wyciągnięcie na podstawie parametrycznej powierzchni wykonuje się o wielkości 1,5 mm.

Sposób wytwarzania modelu medycznego oczodołu, według wynalazku, w trzecim przykładzie realizacji, taki jak w przykładzie drugim z tym, że wyciągnięcie na podstawie sprecyzowanej powierzchni wykonuje się o wielkości 2 mm.

Sposób wytwarzania modelu medycznego oczodołu, według wynalazku, w czwartym przykładzie realizacji taki jak w przykładzie pierwszym z tym, że warstwa obrazowania tomograficznego ma grubość 0,8 mm, zaś wyciągnięcie na podstawie parametrycznej powierzchni wykonuje się o wielkości 1 mm, a ponadto wartość liczbową określającą dokładność dopasowania obu modeli do siebie stosuje się o wielkości 0,001 mm.

Sposób wytwarzania modelu medycznego oczodołu, według wynalazku, w piątym przykładzie realizacji taki jak w przykładzie pierwszym z tym, że warstwa obrazowania tomograficznego ma grubość 1 mm, zaś dodatkowe krzywe od głównej krzywej prowadzi się w odległości 0,6 mm, a ponadto wartość liczbową określającą dokładność dopasowania obu modeli do siebie stosuje się o wielkości 0,0015 mm.

Claims (6)

1. Sposób wytwarzania modelu medycznego oczodołu w którym prowadzona jest tomografia komputerowa części twarzoczaszki z oczodołem, a następnie sporządzany jest obraz 2D, po czym prowadzona jest segmentacja struktury i kolejno uzyskiwany jest obraz trójwymiarowy, który następnie przesyłany jest do drukarki 3D, po czym wytwarzany jest trójwymiarowy model medyczny oczodołu, znamienny tym, że warstwa obrazowania tomograficznego jest o grubości co najwyżej 1 mm, zaś podczas sporządzania obrazu 2D prowadzi się ponowne próbkowanie danych DICOM, przy czym w tym celu wykorzystuje się sąsiedztwo czterech pikseli i ocenia się odcień ich szarości, a następnie na bazie tej oceny odcieni szarości tworzy się dodatkowe piksele w ich obrębie, a następnie podczas prowadzenia segmentacji struktury w pierwszej kolejności na przeformatowanych danych DICOM zaznacza się, poprzez wybór pikseli o zadanym stopniu szarości, pierwszy obszar definiujący strukturę kostną oczodołu oraz drugi obszar definiujący obszar otaczający tę strukturę kostną oczodołu, po czym przestrzeń obu obszarów dzieli się na serię sześcianów, z których każdy obejmuje co najmniej jeden woksel, po czym sprawdza się węzły poszczególnych sześcianów pod względem zdefiniowanej izowartości, którą ustala się jako średnią arytmetyczną odcieni szarości pikseli definiujących geometrię struktury kostnej oczodołu, a następnie na podstawie izowartości przechodzącej pomiędzy węzłami poszczególnych sześcianów w miejsce tych sześcianów wstawia się wielokąty odpowiadające danej izowartości, przy czym uzyskuje się pierwszy model środkowej części twarzoczaszki wraz z trójwymiarowym modelem oczodołu, po czym zapisuje się go, a następnie tworzy się drugi model odbicia lustrzanego części zdrowej oczodołu na jego część uszkodzoną, przy czym w tym celu podaje się wartość liczbową określającą dokładność dopasowania obu modeli i iteracyjnie generuje się nowe współrzędne położenia oraz orientacji drugiego modelu, przy czym jeśli wartość określająca dokładność dopasowania modelu jest większa niż zadana, czynność generowania położenia oraz orientacji drugiego modelu powtarza się, zaś jeśli jest ona mniejsza czynność generowania położenia oraz orientacji drugiego modelu zakańcza się, po czym pierwszy model i drugi model są dopasowane do siebie, a następnie wzdłuż krawędzi uszkodzenia prowadzi się główną krzywą typu splajn, po czym od tej głównej krzywej tworzy się dwie dodatkowe krzywe, a następnie z trzech punktów na powierzchni oczodołu tworzy się płaszczyznę, na którą rzutuje się główną krzywą i dodatkowe krzywe, po czym obszar na płaszczyźnie utworzony przez te trzy krzywe przybliża się parametryczną powierzchnią i na jej podstawie wykonuje się wyciągnięcie o wielkości co najwyżej 2 mm w kierunku w którym wyciągnięcie przecina się z obszarem geometrii dna oczodołu drugiego modelu odbicia lustrzanego, po czym na drugim modelu wykonuje się nacięcie obrazujące zakres uszkodzenia, a następnie powstały ostateczny model medyczny zapisuje się i za pomocą techniki przyrostowej wykonuje się jego wydruk.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwa obrazowania tomograficznego jest od 0,6 do 0,8 mm.

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że w przypadku występowania w obrębie obszaru oczodołu artefaktów metalicznych, przed segmentacją, struktury dane DICOM obrabia się tak, że zmienia się progi widoczności pikseli na obrazie 2D.

4. Sposób według jednego z zastrz. od 1 do 3, znamienny tym, że w miejsce sześcianów jako wielokąty odpowiadające danej izowartości wstawia się wielokąty o ilości kątów od trzech do sześciu.

5. Sposób według jednego z zastrz. od 1 do 4, znamienny tym, że wartość liczbową określającą dokładność dopasowania obu modeli stosuje się o wielkości od 0,01 do 0,001 mm.

6. Sposób według jednego z zastrz. od 1 do 5, znamienny tym, że dodatkowe krzywe od głównej krzywej odsuwa się symetrycznie w obu kierunkach o odległość co najmniej 0,5 mm.